一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，包括：可视化流动模拟单元，用于模拟自支撑压裂液体在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程；可视化夹持控温单元，用于对可视化流动模拟单元内的自支撑压裂液和通道压裂液进行加热，形成自支撑固相；供液单元，用于向控压和控流单元输出自支撑压裂液和通道压裂液。控压和控流单元，用于向可视化流动模拟单元提供自支撑压裂液和通道压裂液；图像采集单元，用于拍摄自支撑压裂液在可视化流动模拟单元内的流动分布过程和固化过程。本发明专利技术能够在高泵注压力与排量下，直观地观察到模拟射孔带、模拟裂缝内自支撑压裂液体系的流动与相变现象，进而研究其影响规律。

A large displacement adjustable visual self supporting fracturing technology experimental device

【技术实现步骤摘要】
一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置
本专利技术涉及石油开采领域，尤其属于采油采气增产措施工艺领域，特别是涉及一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置。
技术介绍
目前，在石油开采领域，面对目前体积压裂技术存在的滑溜水携带石英砂运移距离有限、加砂粒径极小、通常无法连续作业的技术难题。目前研发出一种全新的水力压裂工艺措施：液体自支撑压裂技术。对于液体自支撑压裂技术，其技术原理为：利用不混相的自支撑压裂液(常温下不含固相，为具有良好流动能力的液体，具有独特的热敏感性，被加热至一定温度时产生自支撑固相)与通道压裂液(常温下同样为不含固相且流动性良好的液体。通道压裂液与自支撑压裂液呈非互溶、非混相状态，具有降低自支撑压裂液滤失、控制自支撑压裂液在裂缝内分布的功能，以保证形成具有高导流能力的自支撑裂缝)将地层压开(或同时配合常规压裂液等)，利用自支撑压裂液所具有的特殊的热敏性质，在形成的裂缝中受地层的加热作用后，形成具有良好强度的自支撑固相，以支撑裂缝；同时，通过控制通道压裂液的液体性质与施工参数，控制形成自支撑固相在裂缝中的分布，以形成高导流能力的自支撑裂缝，达到提高油气井产能的目标。这一技术配合体积压裂技术使用时，可有效提高体积压裂后的有效改造体积，自支撑固相可在裂缝最深处形成与裂缝尺寸相匹配的大粒径支撑颗粒，大幅提高压后油气井的产量。根据自支撑压裂技术的原理，自支撑压裂形成具有一定形状与尺寸的自支撑固相的过程中，受到自支撑压裂液与通道压裂液(合并称为自支撑压裂液体系)的配方、两相液体比例、施工注液排量等参数的复杂影响，会导致形成具有不同形状和尺寸的自支撑固相。而不同形状和尺寸的自支撑固相，所形成的自支撑裂缝的导流能力差异极大。因此，为了保证自支撑压裂技术的施工效果，对自支撑压裂液的流动与自支撑固相分布规律开展研究，研发相应的实验装置，具有必要性。目前，自支撑压裂液体系的流动过程分为以下几个步骤：1、自支撑压裂液与通道压裂液从不同的地面液罐中经过地面流动管线流动至混砂车(流动管线为地面低压3寸左右粗管线)；2、进入混砂车后从混砂车出口处的吸液泵(转速可达1450转/分钟)经过高速剪切后流出；3、经过压裂车后经由压裂撬管汇接至井口；4、经过井口采油树进入套管、油管或油管套管混合注入(根据具体施工设计)；5、经过射孔带进入地层裂缝。根据水力压裂基本原理，在裂缝压开后自支撑压裂液以大排量高泵压泵注地层裂缝过程中，地层裂缝的张开宽度与地层内静压力正相关。而裂缝内流体的静压力，决定于施工排量及液体滤失速度，在施工的后期，自支撑压裂液逐渐被地层加热升温发生相变形成自支撑固相，而此时由于压裂液的滤失裂缝宽度不断减小，最终将自支撑固相挤压固定至裂缝的某一具体位置。因此，为了保证研制的实验装置可模拟自支撑固相固化后的分布情况，裂缝宽度必须可以调整。同时整体装置需要具备在150℃温度下耐10MPa压力时仍不泄露液体的能力。正因为压裂技术需要在大排量高泵压下泵注压裂液，将自支撑裂缝压开，因此实验设备必须达到实际压裂施工时的液体的注入速度，才可真实模拟液体流动的剪切情况，同时注液排量需要根据设计排量与注液速度的要求，进行准确调整，这对注液与控制设备提出了较高的要求。但是，目前还没有一种实验装置，其能够解决以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置。为此，本专利技术提供了一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，包括可视化流动模拟单元、可视化夹持控温单元、供液单元、图像采集单元和控压和控流量单元，其中：可视化流动模拟单元，用于模拟自支撑压裂液体在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程；可视化夹持控温单元，与可视化流动模拟单元相连，用于对可视化流动模拟单元内的自支撑压裂液和通道压裂液进行加热，形成自支撑固相；供液单元，与可视化流动模拟单元相连，用于向控压和控流单元输出自支撑压裂液和通道压裂液。控压和控流单元，与供液单元相连接，用于向可视化流动模拟单元提供自支撑压裂液和通道压裂液；图像采集单元，用于实时拍摄采集自支撑压裂液在可视化流动模拟单元内的流动分布过程和固化过程，进而获得自支撑压裂液体模拟在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程。其中，可视化流动模拟单元，其可以称为可视化可变缝宽模拟自支撑压裂液分布流动平板及压力测定单元，具体包括：横向分布的主体框架；主体框架的正面开口，并且其中部具有一个中间空腔；中间空腔内用于放置横向垂直分布的模拟移动裂缝滑块；主体框架的正面开口上覆盖设置有钢化玻璃；主体框架与一个背框的正面固定连接；主体框架的顶部左右两端，分别开有一个注液孔和流出孔；中间空腔的左边，设置有一个注入端内腔，注入端内腔与注液孔相连通；中间空腔的右边，设置有流出端内腔，流出端内腔与流出孔相连通；中间空腔前端左侧边缘，与注入端内腔前端右侧边缘之间，具有一个第一模拟射孔带斜坡面；中间空腔前端右侧边缘，与流出端空腔前端左侧边缘之间，具有一个第一平行裂缝面。其中，注液孔，与液体注入管相连通；流出孔，与液体流出管相连通；流出孔，通过中空的液体流出管，与一个中空的废液收集容器相连通；液体注入管和液体流出管，分别连接与压力变送器的一个测量端；液体注入管和液体流出管上，还分别安装有一个流入与流出控制开关。其中，第一模拟射孔带斜坡面是形状为右边靠前，左边靠后的斜面；第一平行裂缝面与主体框架的正面相互平行。其中，钢化玻璃的上下两侧，分别具有一个钢化玻璃固定架；钢化玻璃固定架，与主体框架的正面固定连接；钢化玻璃固定架为L型的固定架。其中，钢化玻璃固定架与主体框架的正面之间，具体连接结构为：主体框架的正面上下两侧分别具有多个间隔分布的安装孔；钢化玻璃固定架上与安装孔相对应的位置，具有螺纹孔；多个垂直分布的螺丝，分别与前后对应的螺纹孔和安装孔螺纹连接；主体框架的正面在多个安装孔的内侧，设置有一圈方形的凹槽，该凹槽内嵌入有前端面方形密封圈；主体框架的背面，设置有一圈方形的凹槽，该凹槽用于嵌入后端面方形密封圈。其中，背框的背面左右两端，分别安装有一个纵向分布的固定可调旋钮架；每个固定可调旋钮架的中心位置以及与该位置对应的背框上，具有一个纵向分布的可调旋钮连接螺纹孔；该可调旋钮连接螺纹孔，与纵向分布的可调旋钮螺纹连接；背框的后侧，在两个固定可调旋钮架的左右两侧的位置，分别具有一个固定销连接螺纹孔；固定销连接螺纹孔垂直贯通背框；每个固定销连接螺纹孔与一个固定销螺纹连接；模拟移动裂缝滑块后端四周，具有环绕分布的嵌入槽；嵌入槽中嵌入有O型密封圈；模拟移动裂缝滑块后端，通过O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，其特征在于，包括可视化流动模拟单元(100)、可视化夹持控温单元(200)、供液单元(300)、图像采集单元(500)和控压和控流量单元(400)，其中：/n可视化流动模拟单元(100)，用于模拟自支撑压裂液体在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程；/n可视化夹持控温单元(200)，与可视化流动模拟单元(100)相连，用于对可视化流动模拟单元(100)内的自支撑压裂液和通道压裂液进行加热，形成自支撑固相；/n供液单元(300)，与可视化流动模拟单元(100)相连，用于向控压和控流单元(400)输出自支撑压裂液和通道压裂液；/n控压和控流单元(400)，与供液单元(300)相连接，用于向可视化流动模拟单元(100)提供自支撑压裂液和通道压裂液；/n图像采集单元(500)，用于实时拍摄采集自支撑压裂液在可视化流动模拟单元(100)内的流动分布过程和固化过程，进而获得自支撑压裂液体模拟在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，其特征在于，包括可视化流动模拟单元(100)、可视化夹持控温单元(200)、供液单元(300)、图像采集单元(500)和控压和控流量单元(400)，其中：
可视化流动模拟单元(100)，用于模拟自支撑压裂液体在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程；
可视化夹持控温单元(200)，与可视化流动模拟单元(100)相连，用于对可视化流动模拟单元(100)内的自支撑压裂液和通道压裂液进行加热，形成自支撑固相；
供液单元(300)，与可视化流动模拟单元(100)相连，用于向控压和控流单元(400)输出自支撑压裂液和通道压裂液；
控压和控流单元(400)，与供液单元(300)相连接，用于向可视化流动模拟单元(100)提供自支撑压裂液和通道压裂液；
图像采集单元(500)，用于实时拍摄采集自支撑压裂液在可视化流动模拟单元(100)内的流动分布过程和固化过程，进而获得自支撑压裂液体模拟在射孔带、地层裂缝空间内的流动分布过程和固化过程。


2.如权利要求1所述的大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，其特征在于，可视化流动模拟单元(100)，其可以称为可视化可变缝宽模拟自支撑压裂液分布流动平板及压力测定单元，具体包括：
横向分布的主体框架(1)；
主体框架(1)的正面开口，并且其中部具有一个中间空腔(1000)；
中间空腔(1000)内用于放置横向垂直分布的模拟移动裂缝滑块(9)；
主体框架(1)的正面开口上覆盖设置有钢化玻璃(7)；
主体框架(1)与一个背框(8)的正面固定连接；
主体框架(1)的顶部左右两端，分别开有一个注液孔(2)和流出孔(3)；
中间空腔(1000)的左边，设置有一个注入端内腔(13)，注入端内腔(13)与注液孔(2)相连通；
中间空腔(1000)的右边，设置有流出端内腔(14)，流出端内腔(14)与流出孔(3)相连通；
中间空腔(1000)前端左侧边缘，与注入端内腔(13)前端右侧边缘之间，具有一个第一模拟射孔带斜坡面(151)；
中间空腔(1000)前端右侧边缘，与流出端空腔(14)前端左侧边缘之间，具有一个第一平行裂缝面(161)。


3.如权利要求2所述的大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，其特征在于，注液孔(2)，与液体注入管(101)相连通；
流出孔(3)，与液体流出管(102)相连通；
流出孔(3)，通过中空的液体流出管(102)，与一个中空的废液收集容器(33)相连通；
液体注入管(101)和液体流出管(102)，分别连接与压力变送器(31)的一个测量端；
液体注入管(101)和液体流出管(102)上，还分别安装有一个流入与流出控制开关(30)。


4.如权利要求2所述的大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，其特征在于，第一模拟射孔带斜坡面(151)是形状为右边靠前，左边靠后的斜面；
第一平行裂缝面(161)与主体框架(1)的正面相互平行。


5.如权利要求2所述的大排量可调式可视化自支撑压裂工艺研究实验装置，其特征在于，钢化玻璃(7)的上下两侧，分别具有一个钢化玻璃固定架(17)；
钢化玻璃固定架(17)，与主体框架(1)的正面固定连接；
钢化玻璃固定架(17)为L型的固定架。


6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴宇昕，廖兴松，周华兴，杨欢，张天林，马龙，宁晓颖，易博，王滨，李海霞，赵冬华，
申请(专利权)人：大港油田集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12